6 Уход за бетоном, требующим применения поддерживающих конструкций

ГЛАВА 6
Уход за бетоном, требующим применения поддерживающих конструкций

6.1. Введение

Для конструкционного бетона, в котором должен быть достигнут значительный процент от проектной прочности, прежде распалубки допускается обеспечить дополнительное время ухода за бетоном сверх минимального, приведенного в Таблице 5.1, поскольку минимальное время недостаточно, чтобы бетон смог набрать адекватную прочность. Основанием для распалубки конструкционного монолита скорее служит определение прочности бетона методами неразрушающего контроля, чем оценка продолжительности времени (в опалубке). Рекомендации этой главы основаны на условиях работ, производимых согласно требованиям, изложенным в Параграфе 6.10.

6.2. Испытания бетонных образцов, твердевших в условиях конструкции

Применяется метод неразрушающего контроля для оценки прочности бетона в конструкции (прежде, чем уход за бетоном будет прерван) предусматривающий размещение шести образцов бетона, твердеющих в условиях конструкции, которые берутся с каждых 75м³ уложенного бетона. По крайней мере, три образца должны изготавливаться каждые 2 часа бетонирования или для каждых 75м³ уложенного бетона, пока не удастся обеспечить большее число образцов. Образцы должны быть изготовлены в соответствии с требованиями ASTM C 31 следуя процедурам, приведенным для «Уход за цилиндрами при определении времени распалубки или времени, когда конструкция может быть пригодной для эксплуатации». Образцы должны быть немедленно защищены от воздействия холода до времени их перемещения в условия одинаковые с той частью конструкции, которую они представляют. После выемки цилиндров из форм цилиндры должны быть испытаны в соответствии с методами испытаний ASTM C 31 ASTM C 39. Для плоских конструкций, образцы, твердеющие в условиях конструкции, должны быть получены во время бетонирования с использованием цилиндрических форм, расположенных в опалубке (в организованных пустотах) (ASTM C 873). С того момента, как образцы находятся в условиях конструктива, они претерпевают те же самые температурные изменения, что и конструктив. Когда требуется определение прочности, образцы извлекаются из конструктива, и цилиндры готовятся для испытаний в соответствии с ASTM C 39. Пустоты в монолите, оставшиеся после хранения образцов, должны быть забетонированы.

Рис. 5.6 Графическое определение безопасных температурных разниц для стен.

(Mustard and Ghosh 1979)

6.3. Методы определения прочности в конструкции (неразрушающего контроля)

Испытания методами неразрушающего контроля в конструкции (Malhotra, 1976), когда результаты этих тестов сопоставимы с результатами испытаний стандартных образцов или образцов, твердевших в условиях конструкции. Эти тесты могут быть проведены в бетонном что является преимуществом по сравнению с определением прочности в испытаниях образцов бетона, твердевших в условиях конструкции. Например, методы неразрушающего контроля устраняют трудность изготовления образцов, которые будут иметь ту же самую температурную историю, что и твердеющий монолит. Следовательно, они более предпочтительны, чем испытания образцов твердевших в условиях монолита. Применимые методы неразрушающего контроля включают метод проникающего индентора (ASTM C 803) и метод отрыва (ASTM C 900, тут мы с отрывом со скалыванием по ГОСТ впереди планеты всей, кроме Британии). Проектировщик/лаборатория должны рассмотреть и утвердить подходящий метод неразрушающего контроля, включая сопоставление данных для должной оценки прочности монолита.

6.4. Метод определения зрелости бетона

Поскольку, прочность, достигаемая бетоном, есть функция от времени, оценочное развитие прочности бетона в монолите, также может быть сделано сопоставлением истории температура-время монолита с образцами-цилиндрами, изготовленными из той же самой смеси и твердевшими в стандартных лабораторных условиях. Эта зависимость была установлена с использованием фактора зрелости M выраженного как:

M=∑(T-T₀)*Δt (6-l)

Где:

M = фактор зрелости С-ч

T = Температура бетона, С

T₀ = Исходная температура, C

t = продолжительность ухода за бетоном при температуре T, ч

Когда температура бетона постоянна, как, например, в условиях камеры нормального твердения, в суммировании значений ур. (6-1) нет необходимости. Приемлемое значение исходной температуры зависит от типа цемента, типа и количества добавки и диапазона температур, при которых осуществляется уход. Значение в −5С предполагается для бетона, сделанного с применением Cem I с условием диапазона температур ухода от 0 до 20 С. Это значение не может подходить к другим типам цемента или к Cem I в комбинации с органическими или минеральными добавками. Процедура для экспериментального определения исходной температуры дано в ASTM C 1074.

 6.4.1. Сущность метода заключается в том, что прочность твердеющего бетона может быть сопоставлена со значением фактора зрелости.

Используя эту методику, кривая прочности от фактора зрелости устанавливается при проведении испытания на осевое сжатие в разном возрасте серии цилиндров, сделанных из бетонной смеси состава, сходного с применяемым в монолите. Для образца, твердевшего при комнатной температуре, к моменту испытания вычисляется фактор зрелости. Значения средней прочности образца и соответствующие значения фактора зрелости в каждом тестовом возрасте выстраиваются в координатных осях и соединяются плавной кривой линией.

Таблица 6.4.4 вычисление фактора зрелости и оценка прочности структуры.

Рис. 6.4.4 Пример зависимости "прочность-фактор зрелости" для цилиндров нормального твердения (22,8С)

6.4.2. Прочность монолита в определенном месте в определенное время при должном уходе за бетоном предсказывается определением фактора зрелости и считыванием соответствующей ему прочности с построенной кривой. Фактор зрелости монолита в определенном месте определяется измерением температуры бетона через равные интервалы времени (по возможности) с последующим суммированием температуро-часов с поправкой на исходную температуру по Ур. (6.1). Температура может быть измерена с помощью термисторов или термопар, встраиваемых в ЖБ монолит. Температурные сенсоры должны быть встроены в те части монолита, которые критически важны в отношении ухода за бетоном и в отношении последующего нагружения. В практическом использовании есть электронные приборы известные как измерители зрелости бетона, позволяющие производить прямое и непрерывное определение фактора зрелости бетона в определенной части монолита. Эти приборы используют датчики, вставляемые в трубки, которые затем бетонируются в монолит для определения температуры и вычисления температуро-часов.

6.4.3. Предсказание прочности которую развивает бетон, основанное на факторе зрелости, предполагает, что бетон в конструкции имеет тот же самый потенциал развития прочности (загадочный термин), что и бетон, использованный для построения зависимости прочность — фактор зрелости. Прежде распалубки или удаления опор необходимо определить обладает ли бетон в конструкции тем же самым потенциалом прочности. Это может быть сделано испытаниями образцов нормального твердения, ускоренным испытанием прочности, описанным в ASTM C 684, испытаниями образцов, твердеющих в условиях конструкции, для которых отслеживается фактор зрелости или испытаниями методами неразрушающего контроля.

6.4.4. Пример — Следующий пример показывает использование метода фактора зрелости.

В ожидании холодной погоды подрядчик встроил термопары в критически важные участки бетонной стены, уложенной в 9 часов утра первого сентября. История развития прочности бетона определенного состава была исследована в лабораторных условиях и установлена зависимость прочность-фактор зрелости в виде кривой, показанной на Рис. 6.4.4. Температурограмма монолита снималась постоянно, как показано в Столбце 2 и 3 Таблицы 6.4.4. После 72 часов подрядчику необходимо знать прочность бетона в стене. Используя температурограмму, подрядчик определил средние температуры временных интервалов и фактор зрелости для этих интервалов. Основываясь на зависимости прочность — фактор зрелости, выраженной кривой Рис. 6.4.4 подрядчик предсказывает прочность монолита. Продолжая эту процедуру, можно предсказать прочность на более поздних сроках (только если эти сроки отображены на кривой).

Рис. 6.5 Прочность бетона высушенного в лабораторных условиях после нормального твердения. (Price, 1951)

 6.5. Достижение проектной прочности

Обычно нет возможности дальнейшего ухода за бетоном, свыше первоначально запланированного. Рис. 6.5 показывает развитие прочности бетонных образцов разного возраста без влажного ухода в сравнении с образцами нормального твердения. Показано, что, как только, образцы высыхают, набор прочности прекращается. По этой причине достаточно высокая ранняя прочность должна быть достигнута, чтобы убедиться в достижении проектной прочности прежде, чем тепляк или накладная изолирующая защита будут сняты и монолит будет открыт для воздействия холодных температур

(Carino, снова давал трубку мира индейцу и политэмигранту).

 6.6. Увеличение ранней прочности

Время, необходимое для того, чтобы бетон достиг прочности достаточной для безопасной распалубки или удаления опор, зависит от многих факторов. Наиболее важные из них те, которые влияют на темп и уровень развития прочности, такие как температура свежеуложенного бетона, температура при уходе за бетоном, тип цемента, тип и количество ускоряющей добавки (или другой добавки), условия ухода за бетоном. Экономические соображения могут диктовать построение ускоренного расписания строительных работ, даже если получающийся в результате монолит будет менее качественным в отношении уменьшения конечной прочности или увеличения термического трещинообразования. В таких случаях продолжительность ухода может быть существенно снижена посредством:

6.6.1. Поддержания более высокой температуры ухода, чем указано в Строке 1 Таблицы 3.1. Рис. 6.6.1 показывает эффект температуры ухода на развитие прочности, где прочность выражена в процентах от прочности в том же самом возрасте при температуре ухода 23С. Cem I и Cem III дают более высокую раннюю прочность, нежели Cem II. По причине различия превращений в зависимости от типа цемента, данные Рис. 6.6.1 должны использоваться как ориентировочные.

6.6.2 Применения типов и композиций цементов, которые демонстрируют развитие высокой ранней прочности или применения более высокого содержания цемента с низким водоцементным соотношением (см. Параграф 9.1).

Рис. 6.6.1 Влияние температуры на развитие прочности бетона для Cem I

(Kleiger, 1958)

6.6.3. Применяя ускоряющие добавки, удовлетворяющие требованиям ASTM C 494, тип С ускоряющие добавки или тип E водоредуцируюшие добавки. Несколько пунктов Главы 9 должны быть рассмотрены прежде, чем принимать решение об использовании хлорида кальция или добавок типа C или типа E с содержанием хлорида кальция. По причине различия химических реакций, а цементах разных марок и типов, должны быть заранее проведены испытания твердения бетона с использованием назначенных цементов, инертных материалов и добавок при ожидаемой температуре ухода за бетоном.

6.7. Охлаждение монолита

Чтобы понизить вероятное трещинообразование, связанное с высоким температурным градиентом воздух-поверхность, должны быть приняты меры предосторожности, обеспечивающие постепенное охлаждение поверхности монолита при окончании периода ухода за бетоном (см. Параграф 5.5).

6.8. Оценка развития прочности

Таблица 6.8 Продолжительность рекомендованной защиты, необходимая для достижения определённой доли прочности взятой от прочности образца нормального твердения в 28-сут возрасте

Данные для этой таблицы были получены при исследовании бетонов с прочностью на сжатие от 20,7 до 34,4мПа после 28 суток ухода при температуре 21±1,7С. 28-сут прочность для каждого типа цемента

Могут быть ситуации, когда консервативные оценки прочности бетона должны быть сделаны, если положенный уход за бетоном был обеспечен, но не проводилось определение уровня развития прочности. В таких случаях таблица 6.8 может быть использована как руководство для определения рекомендуемой продолжительности ухода за бетоном при температурах от 10 до 21 °С до достижения различных долей от прочности 28-сут нормального твердения.

6.9. Удаление опалубки и подпорок.

Удаление опалубки, подпорок, а также перемещение и удаление опорных стоек должно производиться в соответствии с рекомендациями ACI 347:

Прочность монолита достаточная, чтобы позволить распалубку должна быть определена инженером/проектировщиком.

6.9.2. Должны быть сделаны подходящие испытания образцов, твердевших в условиях монолита или испытания методами неразрушающего контроля (см. Параграф 6.2 и 6.3)

6.9.3. Методы оценки прочности бетона по результатам тестов и минимальная прочность, при которой может производиться распалубка должны быть полностью прописаны в спецификации.

6.9.4. Результаты всех испытаний, равно как сведения о погоде и другие актуальные данные должны быть записаны и использованы инженером/проектировщиком при принятии решения о сроках распалубки.

6.9.5. Процедура установки опорных стоек, одна из критически важных операций в опалубочных работах, должна быть спланирована заранее и проверена инженером. Эта операция должна быть проведена таким образом, чтобы новая конструкция не претерпевала комбинированных нагрузок, превосходящих возможности в зависимости от прочности монолита в момент распалубки и удаления опорных стоек.

6.10. Требования

Рекомендации, сделанные в этой главе и в таблице 6.8, основаны на условиях работы соответствующих следующим требованиям:

6.10.1. Температура внутренних слоев монолита отличается от температуры поверхности не более, чем на 10 °С. Чтобы уменьшить последующее термоусадочные трещинообразование, температуры должны различаться как можно меньше.

6.10.2. Тепляки, позволяют поддерживать температуру монолита 10 °С или более до тех пор, пока уход за бетоном не будет благополучно завершен. Такие тепляки должны обладать, при необходимости следующим:

1. a) приемлемой защитой от ветра и теплопотерь
2. b) эффективным и достаточным обогревательным оборудованием, персоналом способным обеспечивать требуемую температуру на всех участках монолита
3. c) необходимым пожарным снаряжением
4. d) защиту и обогрев верхней поверхности свежеуложенных плит или полов
5. e) вентиляцией и циркуляцией для поддержания одинаковых температур наверху и внизу вертикальных конструкций таких, как стены, причалы и колонны

6.10.3. Опорные стойки остаются на месте пока есть необходимость в предохранении всех частей монолита. Количество опорных стоек и время их нахождения под нагрузкой основано на достоверных сведениях, что прочность опорных стоек позволяет уверенно выдерживать прилагаемый вес.

6.10.4. Бетон изготовлен с использованием cem I, cem II или cem III

6.10.5. Используется надлежащий уход за бетоном, позволяющий избежать высыхания бетона в тепляке.

6.10.6. Проводятся инспекции, которые поверяют согласованность со строительными требованиями ACI 301, ACI 318 и другими ACI стандартами для строительных практик.